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近年来,社会的快速发展对于高能量密度、大容量和大功率的电池储能体系的需求越来越迫切。其中研发具有优异性能的电极材料是制备高性能二次电池的关键。钼基电极材料如:MoS2、MoSe2、MoO2、MoO3、LiMoO2、Fe2(MoO4)3等多种价态和丰富的物理化学性质,是电化学储能系统理想的候选材料。但在实际的电化学测试中,钼基电极材料通常存在着本征导电率低,充放电过程中体积变化率大,可逆循环性差,倍率性能不佳等缺点。针对钼基电极材料的以上缺陷,本论文通过碳材料复合,氧缺陷引入,元素掺杂、形貌调控等方式对包括MoO2、MoSe2、MoxW1-xSe2等钼基化合物进行了设计合成,并研究了其作为锂/钠离子电池负极材料时的电化学表现。此外,本论文结合原位及非原位技术手段对锂/钠离子在电极材料中的嵌入/脱出机制进行了深入探究。主要研究内容及取得的研究成果如下:1、通过溶剂热法合成了碳包覆的MoO2纳米颗粒均匀分散在三维石墨烯气凝胶里的电极材料。表征结果显示,所得材料中MoO2纳米颗粒被厚度约为1 nm的非晶炭与石墨烯片双层包覆,纳米颗粒的尺寸分布在20到50纳米范围之间。在锂离子电池负极电化学测试中,所得电极材料表现出优异的循环及倍率性能。该工作不仅改善了 MoO2材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能,也为合成碳包覆过渡金属氧化物提供了新的借鉴。2、利用水热合成的方法合成了负载在石墨烯片上的花状MoO2。基于同步辐射的X射线吸收谱及顺磁共振谱手段表明所合成MoO2含有丰富的氧缺陷。论文中通过调整葡萄糖及CTAB的比例,制备了含有不同氧缺陷含量的MoO2样品。锂离子电池负极材料电化学测试中,该电极材料在循环性和倍率性能的表现均明显优于不含氧缺陷的样品,电化学测试结果说明氧缺陷的引入可以明显改善MoO2的电化学性能。非原位XRD和同步辐射的非原位X射线吸收谱手段表明锂离子在嵌入脱出过程中MoO2与 Li2MoO4两相之间互相转变,在循环的前29圈MoO2逐渐的转变为Li2MoO4,从而导致容量出现上升的过程,而氧缺陷的引入正是MoO2转变为Li2MoO4的关键所在。相关研究为深入理解锂离子在含氧缺陷氧化物中的嵌入脱出行为提供了新的思路。3、以MoO3为模板,通过MoO42-与多巴胺的络合反应,成功合成了 MoSe2负载在氮掺杂碳片上的半开口空心球结构。氮掺杂碳片的引入提高了材料整体的导电性,半开口空心球为材料增大了电极材料与电解液接触并对钠离子电池嵌入脱出导致的样晶体积膨胀起到了缓冲作用。所以作为钠离子电池的负极材料时,在0.2 A g-1的电流密度下循环120圈后,电极的放电比容量仍保持在378 mAh g-1。尤其是在20 A g-1的大电流密度下,电极材料的容量仍可保持在199mAh g-1。,我们采用了非原位XRD,原位拉曼等手段对钠离子在电极材料中的嵌入/脱出行为进行了探究。结果表明,在第一圈的放电过程中,MoSe2在0.5 V以下时转变为Mo和Na2Se相,在随后的充电过程中,MoSe2相完全消失,Na2Se转变为了Se,在第二圈及以后的循环中,钠离子的嵌入脱出行为由转化反应转变为Se的合金化反应。4、采用CVD硒化的方法,合成了不同摩尔比W掺杂的MoSe2负载在碳纳米片的空心球结构。在锂离子电池负极测试中,Mo0.75W0.25Se2表现出最优的电化学性能。在0.5 Ag-1的电流密度下循环260圈后,Mo0.75W0.25Se2电极材料仍可保持657 mAh g-1的放电比容量。所得电极材料优异的电化学性能可归结为:首先W掺杂的MoSe2具有相对MoSe2大的层间距,从而使得充放电过程中电子传导更快。此外掺杂的空心结构一方面增大了材料与电解液的接触,减少了离子扩散路径,同时也有效缓解了锂离子嵌入脱出过程中电极材料体积的变化。